从当前技术发展趋势来看,尽管纯电动汽车和燃料电池汽车更节能环保,但由于高成本、技术瓶颈和基础设施不足等因素制约,混合动力汽车(HybridElectricVehicle,HEV)仍然是现阶段实现新能源汽车产业化的最佳选择。与传统内燃机汽车相比,混合动力汽车增加了动力电池、直流/直流(DC/DC)变换器、电机及其控制系统和能量管理系统等设备,并采用电动机和发动机作为动力装置,通过先进的控制系统使这2种动力装置有机协调配合,以实现最佳能量分配,因而具有更为复杂的电磁骚扰特性。混合动力汽车的电磁兼容问题已成为目前汽车行业内公认的技术难题。
DC/DC变换器是混合动力汽车的重要部件,可以对动力电池的输出进行控制,实现能量的传递与转换。DC/DC变换器既包含大功率、大电流的电力电子设备,又包含小功率、小电流的微电子器件,是产生电磁干扰(EMI)的主要源之一。DC/DC变换器内部强电设备在运行中产生电磁干扰,干扰信号通过直接传导、近场耦合和远场辐射的方式对弱电设备的正常运行构成极大的威胁。更为严重的是,DC/DC变换器产生的电磁干扰还可能通过输入端、输出端的信号线、控制线和电源线等以直接传导干扰方式,或以在线与线之间产生电容性和电感性耦合串扰方式,或以高频电磁波辐射方式影响其它敏感设备的正常工作。如果不对电磁干扰采取有效抑制措施,既可能影响到自身电路的工作,又可能对其它车载电子电气系统 [如制动防抱死系统(ABS)、安全气囊(SRS)和电子控制制动系统(EBS)等]的控制装置产生强电磁干扰,埋下安全隐患,因此必须重视DC/DC变换器的电磁兼容性设计。
针对 DC/DC变换器,抑制电磁干扰的的途径主要分为2种:一是在干扰传播过程中进行抑制,二是在干扰产生源头进行抑制。由于在传导电磁干扰传播过程中抑制电磁干扰会加大电源本身的体积,从而采取从电磁干扰产生的源头进行抑制,不仅能达到抑制电磁干扰的目的,在固定参数要求的情况下还有效缩小了电源体积。
本文以Buck 电路为模型,研究1种可以减小输出电流纹波和电磁干扰的方法。并联模式不仅提高电源的可靠性,还能保证系统稳定运行。并联可以并联分模块和交错并联模块2种,其中交错并联模块可以有效减小电流纹波和输出电流频谱,下面对2模块和3模块在不同并联方式下的输出电流及电流频谱做仿真分析。仿真参数 Uin=48V,D=0.5,L=22uH,C=470uF,RL=2Ω。
通过仿真结果我们可以看出,无论是2模块还是3模块,经过交错并联之后,输出电流纹波幅值明显减小,有效减小了输出滤波器的体积,同时也减小了高次谐波。由于高次谐波是传导电磁干扰产生的原因,抑制了电流的高次谐波,就能实现从源头上抑制电磁干扰。
本文针对 DC/DC变换器是混合动力汽车主要电磁干扰源的特点,采用了1种交错并联的方法来从干扰产生源头抑制电磁干扰,仿真结果表明此方法可以有效抑制电磁干扰及改善输出电流纹波。